【开始前的话】
楼主大学党一个，计算机科学与技术专业，闲暇时喜欢玩一玩MC。
楼主平时对电子技术、计算机科学和软件技术有所研究，记得刚玩MC时当发现其中有红石电路时很是欣喜，何不试着把现实中的技术搬到MC中试试，抱着这样的心态玩了玩红石，但是后来发现红石延迟太大，对于大规模电路是一个无法逾越的瓶颈，另外红石需要极高的布线技巧，这违背了我构建电路的初衷，于是改变方案，采用MOD进行构建。
对于该不该在MC里面使用MOD，似乎是一个争论不休的话题，在这里我想澄清一点，我开此贴的目的是分享一些自己平时学习、游戏中的电子和计算机科学方面的经验，采用MOD能够忽略一些跟现实世界无关的细节，注重逻辑和原理的分析，加快学习的进度，本人不对纯净党和MOD党进行任何评论和褒贬。
在此ProjectRed，虽然很多地方做得差强人意，但是总体来说比较合理，能够满足我们的要求。
另外如果有任何意见、建议、批评，欢迎提出来

【ProjectRed布线传输】
一、红色合金丝
裸露的电线

二、绝缘线缆
同种颜色的线相互连接，不同颜色的线不会连接，任何颜色都可以和裸露的红石合金丝连接。

三、集束线缆
可以把不同颜色的线汇集到一起，而信号不会互相干扰，与集束线缆的相连的同一颜色绝缘线是彼此相连的。
另外集束线缆也有颜色，无颜色的集束线缆可以连接到任何颜色的集束线缆上。

四、框架
框架能够实现在空中布线

【ProjectRed逻辑门】
所有的元件都放在标签页，这里借用官网上的一张图片（游戏里面为中文）
http://projectredwiki.com/wiki/Logic_Gate

一般常用的就是与或非、RS锁存器、D锁存器、脉冲发生器、序列产生器。
官网上面对每个逻辑门都有详细的介绍，这里就不赘述了。
不过值得注意的是，这里的透明锁存器实际上就是D锁存器（同步D触发器），脉冲发生器实际产生的波形是一种冲击函数，序列产生器产生的是周期性的方波信号。

【布线技术】
线缆和逻辑门都能爬墙。

ProjectRed支持microblock，可以在一个方块里面放入多个物体。

==================ProjectRed结束=======================
================计算机和电子技术篇======================
这一部分将不再注重于具体的布线细节，我会尽量从电路中抽象出来，所以会采用VHDL硬件描述语言的方式进行，最后再进行EDA仿真，希望不管是对原版还是MOD都有所帮助。

PS：这部分的内容可能有些困难，但却是最广泛最高效的硬件开发方式，现实生活中中不管是军方、科研、产品研发、教学，对于硬件的设计，绝大部分是采用VHDL或Verilog HDL等硬件描述语言，再用FPGA、CPLD仿真，最后再制成ASIC量产。
希望大触们不要见笑

【环境搭建】
推荐使用Quartus II，网上教程很多，在此不再赘述。

==============计算机组成原理================
由于红石玩家们都已是数电大触，应广大观众要求，在此略过数电的知识，如果对数电有些不明白的，可以参考其他红石数电教程。
本教程开始之前要求至少要掌握：基本逻辑门、组合逻辑电路分析设计方法、译码器、编码器、数据选择器、比较器、加法器、三态门、基本触发器、锁存器、寄存器、移位寄存器、计数器。
最好掌握一些仿真工具，如logisim、 multisim、proteus，如果有VHDL或Verilog基础就最好了。考虑到教程跨度比较广，这里会视情况采用多种工具。

先从简单的开始，一步一步逼近核心
【体系结构】
现在主流的计算机体系有两种架构
一、冯洛伊曼体系结构
包括输入设备、输出设备、运算器、控制器、存储器
二、哈佛体系结构
哈佛体系结构把数据存储器和程序存储器分开，分别用不同的总线进行存储
另外还有一种改进型的哈佛体系结构，与哈佛结构的不同点是程序和数据总线是共用的，采用分时复用的方法对数据、程序存储器进行存储。

目前，微机大都是冯诺依曼结构，且采用分级存储系统，并且把一些高速的组件，如寄存器（属于存储器）、运算器、控制器集成到一块芯片中，这就是处理器。对于嵌入式，大都采用哈佛结构，且嵌入式计算机倾向于把除外部设备的组件全部集成到处理器中，也就是通常说的单片机。

【中央处理器（CPU）】
CPU一般包括寄存器组、运算器和控制器。
首先，让我们来构造运算器

【运算器】
一般简单CPU实现的运算操作有算术运算、逻辑运算和移位。算术运算主要包括加法、减法、曾1、减1等，逻辑运算主要包括与、或、非、异或，移位实现左移右移或者不变。
算术运算器实际上就是一个加法器，那么减法怎么办呢？
众所周知，A-B=A+(-B)，就这样，减法就转换成了加法，那么负数怎么表示？答案是用补码！
实际上为了方便，我们把参与运算的数都用补码表示，定义正数和零的补码为本身，负数的补码为其反码加一（反码就是按位取反）。
补码表示的时候，正数、零和负数可以很方便区分出来，最高位为0，则为正数或零，最高位为1，则为负数。
不过在这里，我们还需要对运算结果按2^n取模（n为位数），写成通式就是这样：
[A-B]补=([A]补+[-B]补)mod 2^n，（A、B>=0）
其实mod 2^(n+1)的意思就是舍弃最高位的进位。
举个例子，如果要计算八位二进制运算5-3，可以这样做：
[5]补=5=00000101B，
[-3]补=[3]反+1=[0000011]反+1=11111100B+1=11111101B
然后做加法运算

如果第一个是负数呢？情况也一样的，因为加法满足交换律，加法器的两个输入端也是对称的。
如果小数减大数呢？例如15-35（八位字长）：
[15-35]补=([15]补+[-35]补)mod 2^8=(00001111B+11011101B)mod 2^8=11101100B=[-20]补
由此可以看出，当用补码表示整数的时候，加减法可以统一为加法运算。

溢出判断
当运算的结果超过最大表示范围的时候，就会发生溢出。
分析可以得出：
对于加法，溢出只有在两数都为正，或者两数都为负的情况下才能发生；
对于减法，只有正数减负数或者负数减正数的情况下才可能溢出。
统一为加法之后，上述情况就是[正]补+[正]补和[负]补+[负]补，[正]补+[正]补溢出时导致从低位进位到符号位，[负]补+[负]补导致符号位变为0，因此可以得出结论：
当两数符号相同，运算结果与原数符号不同时，发生溢出。